PHALAMAN JUDUL - Studi konsep struktur penopang turbin PLTA untuk FSO ladinda - ITS Repository

  PHALAMAN JUDUL TUGAS AKHIR

• – MO141326

  

STUDI KONSEP STRUKTUR PENOPANG TURBIN

PLTAL UNTUK FSO LADINDA DIMAS MEIDHIKA PUSURATAMA NRP. 4310 100 068 Dosen Pembimbing : Dr.Eng. Rudi Walujo P.,ST.,MT Prof. Ir. Mukhtasor, M.Eng.,Ph.D. JURUSAN TEKNIK KELAUTAN Fakultas Teknologi Kelautan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2016

  FINAL PROJECT – MO 141326 CONCEPTUAL STUDIES OF CURRENT TURBIN’S SUPPORTING PLATFORM FOR FSO LADINDA DIMAS MEIDHIKA PUSURATAMA NRP. 4310 100 068 Supervisors: Dr. Eng. Rudi Walujo Prastianto, ST., MT Prof. Ir. Mukhtasor, M.Eng.,Ph.D DEPARTEMEN OF OCEAN ENGINEERING Faculty of Marine Technology Sepuluh Nopember Institut of Technology Surabaya 2016

  

KATA PENGANTAR

Assalamm u’alaikum Wr. Wb.

  Alhamdulillah puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat, hidayah dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan dengan baik dan lancar. Tugas Akhir ini berjudul “Studi Konsep Desain Dimensi Struktur Penopang Turbin PLTAL

  dengan Analisa Dinamis Berbasis Time Domain Untuk FSO Ladinda ”.

  Tugas Akhir ini disusun guna memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan Studi Kesarjanaan (S-1) di Jurusan Teknik Kelautan, Fakultas Teknologi Kelautan (FTK), Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya (ITS). Tugas Akhir ini membahas mengenai pengembangan energi terbarukan dari arus laut di selat lalang yang dapat dimanfaatkan untuk penghematan konsumsi energi fosil sebagai sumber utama pembangkit listrik di FSO Ladinda.

  Penulis menyadari dalam penulisan laporan ini masih banyak kekurangan, oleh karena itu saran dan kritik sangat penulis harapkan sebagai bahan penyempurnaan laporan selanjutnya. Penulis berharap semoga laporan ini bermanfaat bagi perkembangan teknologi di bidang struktur lepas pantai, bagi pembaca umumnya dan penulis pada khususnya. Wassalammualaikum Wr. Wb.

  Surabaya, Januari 2016 Penulis

UCAPAN TERIMA KASIH

  Dalam pengerjaan Tugas Akhir ini penulis tidak terlepas dari bantuan serta dorongan moral maupun material dari banyak pihak baik secara langsung maupun tidak langsung. Penulis sangat berterima kasih kepada semua pihak yang telah membantu. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada kedua orang tua dan kerabat dekat penulis, untuk segala doa, perhatian, dukungan, kepercayaan, cinta dan kesabaran yang telah diberikan selama ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr. Eng. Rudi Walujo Prastianto, ST., MT dan Bapak Prof. Ir. Mukhtasor, M.Eng., Ph.D selaku dosen pembimbing. Kepada Bapak Ketua Jurusan Teknik Kelautan Bapak Dr. Eng. Rudi Walujo Prastianto, ST., MT dosen wali penulis Bapak Prof. Ir. Mukhtasor, M.Eng., Ph.D serta bapak-bapak dosen dan karyawan Jurusan Teknik Kelautan atas semua bantuan, bimbingan dan ilmunya selama penulis duduk dibangku perkuliahan. Tugas akhir ini juga tidak akan selesai tanpa dukungan teman-teman angkatan 2010 Megalodon, teman-teman di Laboratorium Operasional Riset dan Perancangan serta teman-teman penulis lainnya yang tidak bisa disebutkan satu- persatu. Terima kasih atas semua bantuannya, semoga mendapat balasan pahala dari Allah SWT.

  Surabaya, Januari 2016 Penulis

  

STUDI KONSEP STRUKTUR PENOPANG TURBIN PLTAL UNTUK FSO

LADINDA

Nama Mahasiswa : Dimas Meidhika P.

  NRP : 4310 100 068 Jurusan : Teknik Kelautan FTK – ITS Dosen Pembimbing : Dr. Eng. Rudi Walujo Prastianto, ST.,

  MT. Prof. Ir. Mukhtasor, M.Eng.,Ph.D

  

ABSTRAK

Ketahanan energi dunia sekarang menunjukkan penurunan khususnya energi fosil.

  Kedepan kebutuhan energi semakin besar disebabkan laju pertumbuhan manusia. Sistem penyediaan energi listrik yang dapat memenuhi kriteria di atas adalah sistem konversi energi yang memanfaatkan sumber daya energi terbarukan, seperti: matahari, angin, air, biomas dan lain sebagainya. FSO Ladinda salah satu fasilitas marine yang milik perusahaan EMP Malacca Strait S.A. yang digunakan sebagai penunjang kegiatan operasional eksplorasi dan eksploitasi minyak dan gas bumi. Terletak di Selat Lalang, Indonesia mempunyai potensi untuk menghasilkan energi listrik dari arus laut. Akan tetapi, terdapat pertimbangan apabila 18 unit turbin tersebut dapat ditopang dengan menggunakan struktur terpancang berjenis supporting platform. Oleh karena itu, dibutuhkan analisa perancangan struktur secara statis dan dinamis untuk menghasilkan perancangan yang baik. Dari hasil penempatan turbin berdasarkan jarak aman yang telah

  2 ditentukan didapatkan luasan dek sebesar 15300 ft dengan jumlah kaki 12 buah.

  Setelah perhitungan serta pemodelan analisa statis dilakukan, didapatkan respon statis dengan Unity Check terbesar kondisi operasi sebesar 0.65 pada secondary

  

girder dan kondisi badai sebesar 0.56 pada secondary girder pula. Pada analisa

  statis akibat beban arus tambahan, terjadi tegangan maksimum pada struktur pada member 003P-103P dengan ID member PL1 sebesar -24,22 ksi pada load 6002. Sedangkan Joint Displacment terbesar terjadi pada simpul dengan

  condition joint ID 0008 sebesar 7,474 in, pada load condition 6002 pada kondisi badai.

  

Kata kunci: Fixed Platfrom, Static Response, FSO Ladinda, Selat Lalang,

Turbin Darrieus BPPT LHI

  CONCEPTUAL STUDIES OF CURRENT TURBIN’S SUPPORTING

PLATFORM FOR FSO LADINDA

  Name : Dimas Meidhika Pusuratama NRP : 4310 100 068 Major : Teknik Kelautan FTK

• – ITS Supervisors : Dr. Eng. Rudi Walujo Prastianto, ST., MT.

   Prof. Ir. Mukhtasor, M.Eng.,Ph.D

ABSTRACT

World energy security is showing a decline of fossil energy in particular nowdays.

  

In the future energy needs of the greater due to the growth rate of a human.

Electrical energy supply system that can meets the above criteria are energy

conversion systems that utilize renewable energy resources, such as solar, wind,

water, biomass and others. FSO Ladinda one of the marine facility that is owned

by the company EMP Malacca Strait SA which is used to support operational

activities of exploration and exploitation of oil and gas. Located in the Strait of

Lalang, Indonesia has the potential to generate electricity from ocean currents.

  

However, there is a consideration if the turbine unit 18 can be supported by using

a fixed structure supporting various platforms. Therefore, the required structural

design analysis of static and dynamic to produce good design. From the results of

the placement of the turbine based on a predetermined safe distance obtained a

deck area of 15300 ft2 with a number of legs 12 pieces. After calculation and

modeling of static analysis is done, the response obtained with Unity Check

biggest static operating conditions of 0.65 in secondary girder and storm

conditions of 0.56 in secondary girder anyway. In the analysis of static load due

to additional current that affect on turbine, maximum force occurs in the structure

of the member 003P-103P with the member ID PL1 of -24.22 ksi on load

condition 6002. The largest displacement joint occur in the joint node ID 0008

amounted to 7.474 in, on the load condition 6002 in storm conditions.

  

Keywords: Fixed Platfrom, Static Response, FSO Ladinda, Selat Lalang,

Turbin Darrieus BPPT LHI

  

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ……………………………………………………............... i

  ……………..…………………... 5 2.3. Turbin Darrieus BPPT LHI .. ……..…………………..………….…….. 7

  2.9. Jenis Platform .......................................................................................... 13

  ……………….…..…………………... 13

  2.7. Pengenalan Bangunan Lepas Pantai .. .………..……….………..….…...... 12 2.8. Definis Struktur Terpancang ....

  ……………………..………….………..……... 11

  2.6.3. Arus Thermohaline …………………..………………….…..………... 10 2.6.4. Pasang Surut ...........

  2.6.2. Arus Geotrofik ….……………………..………….....……..….……... 9

  2.6.1. Arus Ekman .......................................................................................... 8

  2.6. Jenis-Jenis Arus Laut................................................................................ 8

  2.5. Definis Arus Laut .................................................................................... 8

  2.4. Konfigurasi Turbin .................................................................................. 7

  2.1. Penelitian Sebelumnya .. ……..……………………..………………...... 5 2.2. Pembangkit Listrik Tenaga Arus.........

  LEMBAR PENGESAHAN …………………………........................................... iii ABSTRAK ……………………………………………………..…........................ iv ABSTRACT

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI ……..……………..….. 5

  1.5 Batasan Masalah ……………………..……………………………..…... 4

  1.4 Manfaat ……………………..…………………………..……………..... 4

  1.3 Tujuan ……………………..…………………………..……………....... 3

  1.2 Perumusan Masalah ……………………..………………………….…... 3

  1.1 Latar Belakang Masalah ……………………..…………………………. 1

  BAB I PENDAHULUAN . ………………………………………….....………...... 1

  …………………………………………………………...... xii DAFTAR LAMPIRAN .. ……………………………………................................... xiii

  ………...………………………….………...…...... vii DAFTAR ISI . ……………………………….......................................................... viii

DAFTAR TABEL . …………………………………….………………….............. xi

DAFTAR GAMBAR .

  ……………………………………………………..………………... v

KATA PENGANTAR ……………………………………………………............ vi

UCAPAN TERIMA KASIH .

  2.10. Macam-Macam Beban yang Bekerja Pada Anjungan Lepas Pantai ..... 14

  2.11. Kondisi Pembebanan ............................................................................. 16

  2.12. Penentuan Teori Gelombang ................................................................. 17

  2.13. Teori Gelombang ................................................................................... 17

  2.14. Perhitungan Gaya Gelombang (Persamaan Morison) ........................... 21

  2.15. Perhitungan Gaya Arus ......................................................................... 22

  2.16. Perhitungan Gaya Angin ....................................................................... 23

  2.17. Desain Struktur Baja ............................................................................. 24

  2.18. Penentuan Awal Struktur Jacket ........................................................... 26

  2.19. Ketebalan Pile Wall .............................................................................. 28

  

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................................ 31

  3.1. Diagram Alir Penelitian .......................................................................... 31

  3.2. Prosedur Penelitian ................................................................................. 33

  

BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN ........................................................ 37

  4.1. Tinjauan Daerah Studi ............................................................................ 37

  4.1.1 Geografis .............................................................................................. 37

  4.2. Kondisi Lingkungan ............................................................................... 38

  4.2.1. Kecapatan dan Arah Angin ................................................................. 38 4.2.2. Data Gelombang .................................................................................

  39 4.2.3. Data Pasang Surut ...............................................................................

  39 4.2.4. Data Arus ............................................................................................

  40 4.3. Proses Desain Supporting Platform Terpancang ...................................

  41 4.3.1. Kriteria Perancangan Deck .................................................................

  41 4.3.2. Data Turbin .........................................................................................

  43 4.3.3. Kriteria Perancangan Desain Jacket ...................................................

  46 4.4. Penentuan Properties Struktur ...............................................................

  47 4.4.1. Desain Pembebanan ............................................................................

  47 4.4.2. Dek Framing dan Pemilihan Profile ...................................................

  47 4.4.3. Penentuan Profile Member dan Pelat pada Deck ...............................

  48 4.4.4. Penentuan Diameter Tubular Deck Leg .............................................

  51 4.4.5. Axial Compresion ..............................................................................

  52 4.4.6. Penentuan Diameter Jacket Leg .........................................................

  52

  

ix

  4.4.7. Penentuan Dimensi Poros dan Berat Turbin ......................................

  52 4.5. Pemodelan Statis Struktur .....................................................................

  54 4.5.1. Geometri Struktur ...............................................................................

  54 4.5.2. Input Beban Aksial .............................................................................

  55 4.5.3. Input Beban Lateral (Enviromental Loading) ....................................

  56 4.5.4. Kombinasi Pembebanan .....................................................................

  57 4.5.5. Respon Statis Struktur ........................................................................

  58 4.5.6. Redesign .............................................................................................

  58 4.6. Analisa Statis Akibat Beban Arus yang Terjadi Pada Turbin................

  61 4.6.1. Penentuan Beban Arus yang Bekerja..................................................

  62

  4.6.2. Pemodelan Struktur pada Software Akibat Beban Arus Tambahan.............................................................................................

  63

  4.6.3. Member Stress dan Joint Displacement............................................... 63

  

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 65

  5.1. Kesimpulan ............................................................................................. 65

  5.2. Saran ....................................................................................................... 66

  

DAFTAR PUSTAKA............................................................................................. 67

LAMPIRAN BIOGRAFI PENULIS

x

  

xi

DAFTAR TABEL

  51

  20

  27

  38

  39

  41

  44

  49

  51

  19

  51

  52

  55

  56

  57

  57

  58

  19

Tabel 4.15 Joint Can Summary (lanjutan) ...........................................................Tabel 2.1 Parameter Profil Gelombang ...........................................................................Tabel 4.4 Data Turbin yang Digunakan dalam Anilisa .........................................Tabel 2.2 Parameter Kecepatan Gelombang ...

  . ……………………………………..

Tabel 2.3 Parameter Frekuensi dan Tekanan ..................................................................Tabel 2.4 Effective Length Factor and Reduction Factor .................................................Tabel 4.1 Data Gelombang .....................................................................................Tabel 4.2 Data Parameter Gelombang ...................................................................Tabel 4.3 Data Arus yang Digunakan dalam Anilisa ............................................Tabel 4.5 Distribusi Beban dan Jarak Pile dari Titik Berat ...................................Tabel 4.14 Joint Can Summary ...........................................................................Tabel 4.6 Data Awal Turbin ..................................................................................Tabel 4.7 Berat Total Sistim PLTAL ....................................................................Tabel 4.8 Resume Profil Member Girder dan Jacket ............................................Tabel 4.9 Resume Profil Member Girder dan Jacket (lanjutan) ...........................Tabel 4.10 Matriks Pembebanan Kondisi Operasi ...............................................Tabel 4.11 Matriks Pembebanan Kondisi Badai ..................................................Tabel 4.12 Redesign Profil Struktur .....................................................................Tabel 4.13 Group UC Summary ..........................................................................

  59

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Konsumsi solar tiga tahun rata-rata meningkat sebesar 9.1 % …..... 1

  Jenis-jenisturbin sumbu vertikal

Gambar 2.1 ……..............………………………. 6 Gambar 2.2 Variasi jumlah bladesumbu horisontal ....................

  ………………...... 7

Gambar 2.3 Sirkulasi Arus Ekman Sesuai Dengan Kedalaman .................................... 9

  Arus Geostropik dalam Kesetimbangan

Gambar 2.4 ………………….................... 10 Gambar 2.5 Siklus arus Thermohaline ....................

  …………................................ 11

Gambar 2.6 Fixed Jacket Platform dengan Bagian-Bagian nya ................................. 12 Region of Wave Validity ........................Gambar 2.7 .............................................. 17

  Flowchart penyelesaian Tugas Akhir

Gambar 3.1 ……………………….................... 31Gambar 3.2 Flowchart penyelesaian Tugas Akhir (Lanjutan)

  ………….….................... 32

Gambar 4.1 Lokasi Penelitian PLTAL, Kecamatan Merbau .............................. 38Gambar 4.2 Gambar Windrose Pada Selat Lalang .............................................. 39Gambar 4.3 Pasang Surut Sungai Pakning tanggal 19 ..... 40 – 23 Maret 2014 .................Gambar 4.4 Lokasi Buoy 1 Sebagai Penempatan Struktur Nantinya ........................... 42Gambar 4.5 Turbin farming pemasangan secara horizontal ............................... 43Gambar 4.6 Desain Awal Struktur Dek Tampak Atas ........................................ 45Gambar 4.7 Sketsa Desain Awal Struktur Jacket Tampak Depan ...................... 46Gambar 4.8 Sketsa Desain Awal Struktur Jacket Tampak Samping .................. 47Gambar 4.9 Beban q yang Diaplikasikan Merata Sepanjang Span ..................... 49

  th

Gambar 4.10 Gambar Tebal Pelat dalam AISC 9 ............................................. 50Gambar 4.11 Besar Luasan yang Ditinjau dalam Perhitungan Beban Area ....... 50Gambar 4.12 Bentuk Geometri Struktur Pada Software ..................................... 54Gambar 4.13 Input Beban Self Weight pada Software ........................................ 55Gambar 4.14 Input Beban Live Load pada Software .......................................... 55 Gambar 4.15 Load Condition Pada Pemodelan Pembebanan ............................

  56 Gambar 4.16 Area Pemodelan Yang Terpapar Beban Angin ............................

  57 Gambar 4.17 Arah dan Pembebana Arus yang Terjadi Pada Struktur ...............

  61 Gambar 4.18 Salah Satu Penempatan Beban Simpul Ra (A) dan Rb (B) ..........

  63 Gambar 4.19 Banyak Beban Simpul yang Diaplikasikan ..................................

  63 Gambar 4.20 Ilustrasi Tegangan yang Bekerja Pada Member ...........................

  64 Gambar 4.21 Tegangan yang Terjadi Member pada Kritis Disetiap Group ID .

  64

  

xii

DAFTAR LAMPIRAN

  LAMPIRAN A. PERHITUNGAN MANUAL LAMPIRAN B. ISOMETRI STRUKTUR LAMPIRAN C. SACS OUTPUT LIST

  xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah Ketahanan energi dunia sekarang menunjukkan penurunan khususnya energi fosil.

  Kedepan kebutuhan energi semakin besar disebabkan laju pertumbuhan manusia. Pemanasan global saat ini telah menjadi isu dunia dimana penyebabnya adalah semakin banyaknya kandungan CO

  2 di udara. Hal ini tidak lain disebabkan oleh

  penggunaan bahan bakar fosil secara berlebihan dan tanpa kendali. Untuk

  2 mengurangi emisi gas CO bisa dengan cara membatasi penggunaan energi fosil.

  Salah satu solusi untuk mengatasi kelangkaan energi fosil dan pemanasan global adalah penggunaan energi terbarukan yang ramah lingkungan sebagai sumber energi alternatif. Akan tetapi konsumsi kebutuhan energi di Indonesia hampir 95% dipenuhi menggunakan bahan bakar energi fosil (Mukhtasor, 2012).

Gambar 1.1 Konsumsi solar tiga tahun rata-rata meningkat sebesar 9,1 %

  

(Sumber; http://datacenterukp.wordpress.com, 2014)

  Jika tidak ditemukan alternatif energi baru maka akan terjadi krisis energi. Jelas diatur pada Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 30 Tahun 2007 yang

  1 berkaitan dengan energi, bahwa penggunan dan pemanfaatan energi diutamakan menggunakan teknologi yang ramah lingkungan.

  Sistem penyediaan energi listrik yang dapat memenuhi kriteria di atas adalah sistem konversi energi yang memanfaatkan sumber daya energi terbarukan, seperti: matahari, angin, air, biomas dan lain sebagainya. Wilayah Indonesia yang terbentang di antara bujur 85̊E - 141̊E dan lintang 11̊S - 6̊N dengan luas wilayah yang sebagian besar berupa laut (70%) dikenal sebagai ‘maritime continent’. Kondisi geografis

  Indonesia yang terdiri atas ribuan pulau dan kepulauan, tersebar dan tidak meratanya pusat-pusat beban listrik, rendahnya tingkat permintaan listrik di beberapa wilayah, tingginya biaya marginal pembangunan sistem suplai energi listrik, serta terbatasnya kemampuan finansial, merupakan faktor-faktor penghambat penyediaan energi listrik dalam skala nasional . . Salah satu sumber energi terbarukan yang ramah lingkungan dan terbarukandiantaranya adalah tenaga air atau dalam hal ini arus laut.

  Umumnya arus laut mempunyai daya yang dapat menghasilkan arus listrik yang cukup. Negara Indonesia yang wilayahnya memiliki banyak pulau dan selat, dapat menghasilkan kecepatan arus yang cukup deras akibat melewati selat-selat tersebut. Daerah-daerah di Indonesia yang berpotensi memiliki arus laut yang cukup deras terletak pada wilayah laut di Timur Riau, laut dan muara sungai antara Sumatera Selatan dan Bangka, laut dan selat di sekitar Pulau Madura, pesisir Kalimantan Timur, dan Muara sungai di selatan Pulau Papua.

  FSO Ladinda salah satu fasilitas marine yang milik perusahaan EMP Malacca Strait S.A. yang digunakan sebgai penunjang kegiatan operasional eksplorasi dan eksploitasai minyak dan gas bumi. Terletak di Selat Lalang, Indonesia mempunyai potensi untuk menghasilkan energi listrik dari arus laut. Arus di Selat Lalang memilik

  2

  kecepatan 2m/s yang dapat menghasilkan rapat daya berkisar 4.1 Kw/m . FSO Ladinda yang beroperasi di selat tersebut berencanamenggunakan arus sebagai pengganti bahan bakar minyak dalam memasok kebutuhan listrik operasionalnya.

  2

  Pada penelitian sebelumnya (Wilda, 2014), telah dilakukan pendekatan sebagai studi analisa untuk mengetahui potensi yang dapat dimanfaatkan. Pendekatan yang memungkinkan dilakukan yaitu pendekatan pemanfaatan luas permukaan dengan

  2

  asumsi luas sebesar 0.007 km (142m x 50m). Pengolahaan arus tersebut menggunakan buoy dengan perencanaan perancangan menggunakan 18 unit turbin secara farming dan diperkirakan menghasilkan daya maksimal sebesar 73 Kw. Dengan daya tersebut, dapat diperkiran akan memasok 30% dari kebutuhan listrik FSO Ladinda. Akan tetapi, terdapat pertimbangan apabila 18 unit turbin tersebut dapat ditopang dengan menggunakan struktur terpancang berjenis supporting

  

platform . Dalam perancangan tersebut diperlukan struktur yang ideal dan efisien,

  akibat fungsi dari struktur tersebut hanya digunakan sebagai penopang. Oleh karena itu, dibutuhkan analisa perancangan struktur secara statis untuk menghasilkan perancangan yang baik.

  1.2 Perumusan masalah

  Untuk memperoleh hasil yang diharapkan dalam analisa tersebut, maka telah ditentukan parameter untuk menyelesaikannya, yaitu:

  1. Bagaimana konsep desain struktur penopang tertambat untuk dapat mengakomodasi PLTAL dengan baik?

  2. Bagaimana respon statis struktur terhadap beban-beban yang bekerja?

  3. Berapa besar tegangan dan deformasi pada struktur jacket akibat beban arus yang terjadi pada turbin?

   Tujuan

  1.3 Adapun tujuan yang akan dicapai sebagai berikut:

  1. Mengetahui desain geometri keseluruhan struktur yang sesuai dan dapat menopang PLTAL dengan baik.

  2. Mengetahui respon statis yang terjadi pada struktur akibat beban yang bekerja.

  3

  3. Mengetahui tegangan dan deformasi pada struktur jacket akibat beban arus.

  1.4 Manfaat

  Manfaat yang dicapai dalam tugas akhir ini ialah:

  1. Sebagai bahan pertimbangan dalam pembangunan struktur penunjang turbin yang akan dibangun pada FSO Ladinda.

  2. Menghasilkan perancangan struktur yang baik dan efisien yang dapat digunakan sebagai struktur penopang.

  1.5 Batasan Masalah

  Adapaun batasan masalah yang diberikan dalam tugas akhir ini ialah:

  1. Analisa struktur menggunakan analisa perancangan bangunan lepas pantai statis.

  2. Anjungan yang akan dirancang berupa unmanned platform.

  3. Data turbin dan lingkungan didapat dari penelitian sebelumnya yang telah dilakukan serta perbandingan dari struktur serupa yang telah dibangun sebelumnya.

  4. Input perhitungan data analisa struktur hanya dilakukan pada kondisi- kondisi beban maksimum.

  5. Struktur turbin yang digunakan tipe Darrieus BPPT LHI.

  6. Gaya yang bekerja pada turbin hanyala drag force dan tidak menimbulkan gaya angkat.

  7. Drag Force yang diperhitungkan berasal dari kecepatan arus maksimum, minimum, dan rata-rata saja.

  8. Analisa statis yang dilakukan hanya pada struktur dan tidak memperhitungan analisa ultimate bearing capacity.

  9. Perencanaan tidak memperhitungkan analisa dari segi ekonomi.

  4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

  2.1 Penelitian Sebelumnya

  Pada penelitian sebelumnya, dengan pembahasan Konsep Pemanfaatan arus di Selat Lalang sebagai Sumber Energi Terbarukan untuk FSO Ladinda (Wilda, 2014) peniliti menyimpulkan bahwa arus didominasi oleh arus pasang surut yang mempunyai tipe bolak balik. Besar kecepatan arus dominan dalam satu tahun pada buoy-1didapatkan pada hasil simulasi berkisar antara 0,601 m/s dan 0.700 m/s. Sedangkan pada Buoy-2, arus laut berkisar antara 0,801 m/s dan 0,900 m/s sedikit lebih besar, sehingga mampu menghasilkan daya listrik sebesar 50 MW dengan

  2 perpotongan luasan daerah 48300 m dengan perhitungan secara teoritis.

  Peneliti melakukan tiga pendekatan untuk mengetahui potensi dari dua buoy yang dapat menghasilkan daya listrik yang cukup memadai serta tidak mengganggu arus pelayaran laut yaitu melalui pendekatan ketiga dengan menggunakan buoy-1. Penliti penyimpulkan pada pendekatan ketiga dengan memanfaatkan luas

  2

  permukaan seluas 0,007 Km serta mempertimbangkan faktor keamanan yang tidak mengganggu arus lalu lintas pelayaran dapat terpasang turbin sejumlah 18 unit secara farming dan menghasilkan daya listrik maksimal sebesar 73 kW yang dapat memasok kebutuhan FSO Ladinda sehari-hari sebesar 30%. Mengingat banyaknya turbin yang digunakan sehingga membutuhkan pembangunan konstruksi yang membutuhkan struktur terpancang atau fixed platform guna membantu operasional dan perawatan alat secara keseluruhan.

  2.2 Pembangkit Listrik Tenaga Arus

  Dalam sistim kerja pembangkit listrik tenaga arus pada umumnya untuk menggerakkan generator maka diperlukan gaya yang dapat memutar turbin. Berputarnya turbin sama layaknya dengan berputarnya turbin angin yaitu karena adanya baling-baling atau blade. Pada umumnya, turbin terdiri dari dua jenis berdasarkan sumbu berputarnya, yaitu turbin tipe vertikal dan tipe horizontal. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat dibawah ini:

  5 a. Turbin Sumbu Vertikal Prinsip kerja sumbu vertikal yaitu diposisikan dalam keadaan berdiri yang berputar pada sumbu y. Turbin dengan sumbu vertikal memiliki keuntungan yaitu dapat memanfaatkan fluida yang mengalir dari segala arah. Turbin sumbu vertikal didesain untuk memutar kincir angin yang digunakan untuk memompa air dan menggiling gandum.

  Pada turbin sumbu vertikal kemudian dibagi kembali menjadi beberapa jenis yaitu: SC-Darrieus dan H-Darrieus (Straight Blade), Darrieus (Curved

  Blade ), Gorlov (Helical Blade) dan Savanius (Straight Skewed).

Gambar 2.1 Jenis-jenisturbin sumbu vertikal

  (sumbe

  b. Turbin Sumbu Horizontal Pada prinsip kerja turbin sumbu Horizontal turbin berputar berporos pada sumbu x. Pada turbin sumbu horizontal, turbin juga bekerja hanya jika aliran fluida searah dengan sumbu turbin, akibatnya turbin harus diputar- putar menurut arah dari aliran fluida.

  Pada jumlah baling-baling atau blade turbin sumbu horizontal, memiliki macam-macam jumlah baling-balingnya, ada turbin yang memiliki 2 blade hingga 4 blade. Hal ini mempengaruhi tingkat putaran turbin dengan semakin banyak jumlah blade maka semakin tinggi pula putarannya. Keuntungan dari turbin sumbu horizontal dibanding dengan sumbu vertikal ialah efisiensi yang didapat lebih tinggi. Akan tetpai, kekurangan dari

  6 turbin ini ialah yang telah disebutkan sebelumnya yaitu, generator dapat bekerja apabila arah aliran fluida mengalir searah dengan sumbu dari turbin berputar .

  Gambar 2.2Variasi jumlah bladesumbu horisontal

  (sumber: Daryanto, 2007)

  2.3 Turbin Darrieus BPPT LHI

  Pada pemanfaatan energi gelombang arus, dibutuhkan turbin yang telah diaplikasikan yaitu Turbin Darrieus BPPT LHI. Turbin tesebut pernah diaplikasikan di Selat Larantuka, Flores dan mampu menghasilkan daya listrik hingga 10 Kw. Turbin Darrieus BPPT LHI menggunakan tiga baling-baling atau

  

blade dengan tipe NACA 0018. Laboratorium Hidro Dinamika Indonesia telah

  melakukan uji coba kepada turbin ini untuk mengetahui batas minimal kecepatan arus yang dapat memutar turbin. Kecepatan minimal yang dapat memutar Turbin Darrieus BPPT LHI ialah sebesar 0,3 m/s dan pada keadaan arus rendah tersebut turbin ini dapat berputar dengan kecepatan putar 10 RPM dengan rated power

  10Kw.

  2.4 Konfigurasi Turbin

  Menegetahui ukuran turbin digunakan untuk menentukan dimensi turbin yang nantinya akan digunakan pada instalasi platform. Apabila dimensi turbin diketahui, maka tata letak turbin dapat diatur sedemikian rupa agar pembangunan struktur lebih efisien nantinya. Ukuran turbin sangat berpengaruh besar pada penentuan dimensi platform, karena dalam aturan tata letak nya turbin harus diberikan

  

clereance atau jarak aman agar arus yang diterima oleh turbin tidak terpengaruh

dengan keberadaan struktur disekitarnya.

  7 Pada penelitian sebelumnya (Wilda, 2014) telah ditentukan konfigurasi dari Turbin Darrieus BPPT LHI dengan tiga baling-baling atau blade sebanyak tiga buah dengan tipe blade airfoil NACA 0018. Airfoil tipe NACA 0018 sendiri mempunyai ukuran dan konfigurasi sebagai berikut :

   Tipe Blade: Vertical Axis Tidal Turbine NACA 0018 (three-blades)  Panjang Rotor : 2,5 meter  Diameter Rotor: 3,6 meter

  2

   Luas Putaran Turbin: 9 m

  

3

   Densitas Air Laut: 1025 kg/m  Efiesiensi Turbin: 50%  Panjang Chord: 152,4 mm

2.5 Definis Arus laut

  Arus laut adalah proses pergerakan massa air laut yang menyebabkan perpindahan horizontal dan vertikal massa air laut tersebut yang terjadi secara terus. Pergerakan massa air ini ditimbulkan oleh beberapa gaya sehingga sinyal arus merupakan resultan dari berbagai sinyal yang mempunyai frekuensi terstentu yang dibagkitkan oleh beberapa gaya yang berbeda-beda. Sedangkan menurut Hutabarat dan Evans (1984) arus merupakan gerakan air yang terjadi pada seluruh lautan di dunia.Arus laut mampu mengalir mengarungi ribuan kilometer dan sangat penting untuk menentukan iklim dari sebuah benua, khususnya wilayah yang berbatasan dengan laut. Contohnya arus Gulf Stream yang menyebabkan daerah Barat Laut Eropa lebih hangat dibandingkan wilayah lain yang memiliki lintang yang sama (Wikipedia, 2014).

   Jenis-Jenis Arus Laut

  2.6

2.6.1 Arus Ekman

  Arus Ekman merupakan arus yang disebabkan oleh gesekan angin (wind

  friction ). Umumnya permukaan air yang langsung bersentuhan dengan angin

  akan menimbulkan arus di lapisan permukaan dengan kecepatan arus + 2%

  8 dari kecepatan angin itu sendiri. Arah arus yang ditimbulkan tidak searah dengan pergerakan angin karena adanya gaya coriolis yang ditimbulkan oleh rotasi bumi. Arus akan dibelokkan ke kanan pada Belahan Bumi Utara (BBU) dan dibelokkan ke kiri pada Belahan Bumi Selatan (BBS). Gaya gesekan molekul dari massa air membuat lapisan dalam dibelokkan oleh lapisan atasnya sampai pada kedalaman tertentu dimana gaya gesekan molekul ini tidak berpengaruh lagi. Fenomena pembelokan arus ini dikenal dengan Spiral Ekman.

Gambar 2.3 Sirkulasi Arus Ekman Sesuai Dengan Kedalaman

  

(Sumber: http://unmgeografi.wordpress.com, 2015)

2.6.2 Arus Geostrofik

  Arus geostrofik merupakan arus yang terjadi akibat adanya keseimbangan geostrofik. Kondisi keseimbangan geostrofik ini terjadi jika gaya gradien tekanan horizontal yang bekerja pada massa air yang bergerak dan diseimbangkan oleh gaya coriolis (Brown et al., 1989). Arus geostrofik merupakan hasil kesetimbangan antara gaya gravitasi dan gaya coriolis. Efek gravitasi dikontrol oleh kemiringan permukaan air laut, sedangkan densitas dikontrol oleh perbedaan suhu dan salinitas horizontal (Wikipedia, 2009). Arus geostrofik ini tidak dipengaruhi oleh pergerakan angin (gesekan antara air dan udara) sehingga Pond dan Pickard (1983) memasukkannya kedalam golongan arus tanpa gesekan(currentwithoutfriction).

  9 Gambar 2.4Arus Geostropik dalam Kesetimbangan

  

(sumber: en.wikipedia.org, 2014)

Arus Thermohalin

2.6.3 Arus Thermohaline yaitu arus yang dipengaruhi oleh densitas. Perubahan

  densitas timbul karena adanya perubahan suhu dan salinitas antara dua massa air, dimana yang densitasnya tinggi akan tenggelam dan menyebar dibawah permukaan air sebagai arus dalam dan sirkulasinya disebut dengan arus thermohalin (thermohaline circulation).

  Di bawah lapisan pycnocline, air bergerak disepanjang dasar lautan sebagai arus yang lembam (slugish current). Sirkulasi laut dalam ini benar-benar terisolasi dari arus permukaan oleh lapisan pycnocline sehinga pergerakannya hanya dipengaruhi oleh adanya perbedaan densitas air laut atau dengan kata lain dikontrol oleh variabilitas suhu dan salinitas. Sirkulasi laut dalam ini disebut sebagai arus thermohalin (Thermohalin Current) (Gross,1990). Secara umum menurut Ingmanson dan Wallace (1989) dalam Kurniawan (2004), arus thermohalin bergerak ke utara-selatan yang dari samudera Atlantik menuju samudera Antartika.

  10

Gambar 2.5 Siklus arus Thermohaline

  

(sumber: http://www.cleanet.org, 2014)

Pasang Surut

2.6.4 Merupakan arus yang disebabkan adanya gaya pembangkit pasut. Arus pasut

  merupakan pergerakan air laut secara horizontal yang dihubungkan dengan naik turunnya permukaan laut secara periodik. Pasang surut laut merupakan hasil dari gaya tarik gravitasi dan efek sentrifugal. Efek sentrifugal adalah dorongan ke arah luar pusat rotasi. Gravitasi bervariasi secara langsung dengan massa tetapi berbanding terbalik terhadap jarak. Meskipun ukuran bulan lebih kecil dari matahari, gaya tarik gravitasi bulan dua kali lebih besar daripada gaya tarik matahari dalam membangkitkan pasang surut laut karena jarak bulan lebih dekat daripada jarak matahari ke bumi.

  Gaya tarik gravitasi menarik air laut ke arah bulan dan matahari dan menghasilkan dua tonjolan (bulge) pasang surut gravitasional di laut.Lintang dari tonjolan pasang surut ditentukan oleh deklinasi, sudut antara sumbu rotasi bumi dan bidang orbital bulan dan matahari.Terdapat tiga tipe dasar pasang surut yang didasarkan pada periode dan keteraturannya, yaitu pasang surut harian (diurnal), tengah harian (semi diurnal) dan campuran (mixed tides).Dalam sebulan, variasi harian dari rentang pasang surut berubah secara

  11 sistematis terhadap siklus bulan.Rentang pasang surut juga bergantung pada bentuk perairan dan konfigurasi lantai samudera (Wikipedia, 2007).

2.7 Pengenalan Bangunan Lepas Pantai

  Struktur anjungan lepas pantai adalah suatu struktur atau bangunan yang berada di laut yang mempunyai fungsi sebagai pendukung proses eksplorasi dan eksploitasi minyak dan gas bumi dengan segala fasilitas operasional lainnya. Menurut API RP 2A-WSD 2000, adapun pengertian struktur terpancang (fixed platform) ialah bangunan yang berdiri membentang di atas lautan dan didukung oleh tiang pancang yang tertanam pada dasar laut (seabed) dengan maksud dan kepentingan tertentu dalam periode yang telah ditentukan.

Gambar 2.6 Fixed Jacket Platform dengan Bagian-Bagian nya

  (sumber: salmon260.blogspot.com panggau PERENCANAAN BANGUNAN LEPAS PANTAI, 2014)

  12

  2.8 Definisi Struktur Terpancang

  Sebuah konstruksi jacket steel platform pada umumnya terdiri atas tiga bagian utama (Mc Clelland, B., 1986) yaitu:

  1. Geladak dan bangunan atas (deck and susbstructure) Geladak adalah bagian yang berada diatas permukaan air dan merupakan fasilitas utama jacket yang menentukan fungsi struktur. Konstruksi geladak jacket platform berada pada ketinggian tertentu dari permukaan air tenang (MSL) sehingga tidak terjangkau gelombang laut. Konstruksi geladak terdiri atas beberapa kelompok jenis konstruksi (modules) dimana jumlah kelengkapan dan fasilitas yang ada pada geladak tergantung pada fungsi utama yang harus dilaksanakan oelh jacket platform itu sendiri.

  2. Jacket

  Jacket merupakan badan dari jacket steel platform yang sebagia besar

  berupa konstruksi pipa (tubular). Struktur jacket sebagian besar terendam air hingga dasar laut. Fungsi utama struktur jacket ialah menopang konstruksi geladak dan fasilitas produksi yang ada , menahan struktur dari beban lateral dan moemen guling akibat beban lingkungan (gelobang, arus dan pasang surut).

  3. Tiang Pancang Tiang pancang merupakan struktur jacket platform yang dipancangkan ke dalam dasar laut, hingga kedalaman 30